Ungewollte Stillstände von Pumpen Lösungen für den Praktiker Herbert Hirsiger, Betriebsökonom (FHS)‏

Woher kommen diese Probleme ? Probleme liegen in 60 – 65 % aller Fälle in Fehlern vor der Pumpe. 25 – 30 % aller Fälle in Fehlern nach der Pumpe. 5 – 15 % aller Fälle in Fehlern an der Pumpe.

Mögliche Fehler-Ursachen Betriebspunkt Pumpen-Auswahl Ausbildung Pumpensumpf Fliessgeschwindigkeit Überdeckung Rohrleitungen

1. Betriebspunkt In vielen Fällen wird mit falschen Mengen- und Höhenangaben gearbeitet. Erforderlich für eine sorgfältige Pumpenauswahl sind genaue Angaben der minimalen, maximalen und normalen Betriebspunkte.

Falsche Mengen Ungenügende Vorgaben für die Fördermengen führen zu falsch ausgelegten Pumpen. Vorgaben z.B. alleinige Angabe der Max-Menge (Regenwetter)‏ Berücksichtigung zu vieler Sicherheiten

statischen und dynamischen Verlusten Falsche Höhen Die Förderhöhe einer Pumpe setzt sich aus statischen und dynamischen Verlusten zusammen.

Statischer Verlust Bestimmung des statischen Verlustes (Geodätische Höhe)‏ Wasserspiegel vor der Pumpe zum Wasserspiegel nach der Pumpe Wasserspiegel vor der Pumpe zum Rohraustritt Wasserspiegel vor der Pumpe bis zum Scheitelpunkt

Dynamischer Verlust Erzeuger dynamischer Verluste: Rohrleitungen Formstücke Armaturen sonstige Einbauten Dynamische Verluste werden durch die Fließgeschwindigkeit beeinflußt. Bestimmung der dynamischen Verluste: z.B. aus Diagrammen und Tabellen

Druckverluste in Rohrleitungen Rauigkeit k=0,25mm

Resultat für die Pumpenauslegung Diese ungenügenden oder falschen Vorgaben (Menge und / oder Höhe) können dazu führen, dass eine Pumpe ausserhalb der Kennlinie betrieben wird, zumindest ausserhalb eines guten Betriebspunktes.

2. Pumpen-Auswahl Überlegung: Welches Medium wird gefördert? als Beispiel Rohabwasser mit Besonderheiten (Krankenhäuser oder spezielle Industrien)‏ = Zusätzliche Abwasserverschmutzung Rohabwasser aus Sammler oder Rückhaltekanal = hohe Schmutzfrachten sind zu erwarten Rohabwasser mit Sandanteil = Verschleiss ist gegeben

Diese Kriterien führen zur Wahl der Pumpenkennlinie Flache Kennlinie Grosse Mengenänderung Steile Kennlinie Grosse Druckreserve

Betriebszeit Dauerläufer oder Kurzzeit-Betrieb ? Dauerläufer Hoher Wirkungsgrad wichtig Kurzzeitbetrieb Wirkungsgrad nebensächlich

Berechnung des Leistungsbedarfes Leistung [kW] = Menge [l/s] • Höhe [m] • 100 102 • Wirkungsgrad [%] Zusätzliche Verluste: Riementrieb ca. 5%, Frequenzumformer ca. 5 %

Beispiel Energiebedarf Menge: 40 l/s Höhe: 8 m Wirkungsgrad: 42 % Riementrieb, Frequenzumformer P = (40 x 8 x 100) / (102 x 42)‏ + 5 % Riementrieb + 5 % Frequenzumformer = ca. 8,3 kW entspricht 6.640,00 € pro Jahr Menge: 40 l/s Höhe: 8 m Wirkungsgrad: 75 % Flexibel gekuppelt Frequenzumformer P = (40 x 8 x 100) / (102 x 75)‏ + 5 % Frequenzumformer = ca. 4,4 kW entspricht 3.520,00 € pro Jahr Betriebszeit pro Jahr 8.000 h, Strompreis 10 Ct/kWh

3. Ausbildung Pumpensumpf Worauf kommt es beim Pumpensumpf an? Hier gibt es unzählige Möglichkeiten etwas falsch zu machen, so dass ein eigener Vortrag darüber gehalten werden könnte. Hier einige wichtige Details:

Sumpfgrösse aus Pumpensicht Kann die Pumpe „einsanden“ ?

Pumpeneinläufe Ist der Rohreintritt richtig gewählt ?

Pumpensumpf-Zulauf Wasserfälle führen zum Lufteintrag in die Pumpe

4. Fliessgeschwindigkeit v [m/s] = Q [l/s] (Rohr-Ø [m])² • /4 • 1000 Einfache Berechnung der Geschwindigkeit: Q x 0,127 / ز (Menge in l/s, Ø in dm) Vereinfachend kann gerechnet werden: Menge durch 8 durch Durchmesser im Quadrat

Beispiel Fließgeschwindigkeit Leitung: DN 150 DN 200 Menge: 40 l/s 40 l/s Geschwindigkeit: 40 : 8 : 2,25 40 : 8 : 4 = 2,22 m/s = 1,25 m/s

Wie berechnet man die erforderliche Überdeckung? Bei der Festlegung der Ein- und Ausschaltniveaus wird häufig nicht genügend Überdeckung berücksichtigt. Wie berechnet man die erforderliche Überdeckung? v²/2g + 0,5m (Geschwindigkeit [m/s] im Quadrat durch 2x Erdbeschleunigung plus eine Sicherheit von 0,5 m)

Beispiel Überdeckung Leitung: DN 150 DN 200 Menge: 40 l/s Geschwindigkeit: 40 : 8 : 2,25 40 : 8 : 4 = 2,22 m/s = 1,25 m/s Mindest-Überdeckung (Näherung) 2,2 x 2,2 / 20 1,25 x 1,25 / 20 = 0,24 m = 0,08 m zzgl. Sicherheit + 0,5 m + 0,5 m

Wie kann ich die Überdeckung reduzieren ? Geringere Überdeckung = niedrigeres Ausschaltniveau Lösung Durch Verkleinerung der Eintrittsgeschwindigkeit. Saugtrichter Platte, welche die Zuströmung verhindert

Anwendungsbeispiel Problemstellung: Nähe Heilbronn: Pumpen hielten maximal ein Betriebsjahr Technische Daten: Fördermenge 125 l/s, Saugleitung DN 200, Ausschaltpunkt 50cm über dem Saugrohr. Einfache Lösung Berechnung der Fließgeschwindigkeit in der Saugleitung 125:8 = ca.15:4 = ca. 4m/s Berechnung der Mindestüberdeckung 4x4 = 16:20 = 0,8 m zzgl. Sicherheit Empfehlung an den Kunden: Reduzierung der Sauggeschwindigkeit Anhebung des Ausschaltniveaus auf 1,3 Meter

6 Rohrleitung Falsche oder ungenügende Befestigung der Rohrleitung führen zu übermäßigen Vibrationen. Gegenmaßnahmen Die Rohrleitung ist so zu befestigen, dass die Kräfte, ausgelöst durch die Vorwärtsbewegung des Mediums, aufgenommen werden. Kompensatoren so befestigen, dass die Schwingungen dort aufgenommen werden und nicht an die weiterführende Rohrleitung übertragen werden. Befestigungen sind so auszuführen, dass Schwingungs- Übertragungen verhindert werden.

Kompensatorbefestigung Rohrleitungsbefestigung

Danke für Ihre Aufmerksamkeit Herbert Hirsiger Hidrostal GmbH Albert-Einstein-Straße 15 51674 Wiehl Mobil: 0173 / 7 48 01 81 E-Mail: herbert.hirsiger@hidrostal.de